Question

【化學--選修2化學與技術】
黃鐵礦是我國大多數(shù)硫酸廠制取硫酸的主要原料．某化學興趣小組對某黃鐵礦石（主要 成分為FeS2）進行硫元素含量測定的實驗探究及工業(yè)生產(chǎn)硫酸的探究．
Ⅰ．將m₁g該黃鐵礦樣品（雜質(zhì)中不含硫和鐵）放入如圖所示裝置（夾持和加熱裝置 省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應完全．石英管中發(fā)生反應的化學方程式為：4FeS₂+11O₂

高溫  .

2Fe₂O+₃8SO₂
Ⅱ．反應結束后，將乙瓶中的溶液進行如下處理：

（1）Ⅰ中，乙瓶內(nèi)發(fā)生反應的離子方程式有

 

、

 

．
（2）Ⅱ中，所加H₂O₂溶液需足量的理由是

 

（3）該黃鐵礦石中硫元素的質(zhì)量分數(shù)為

 

（4）簡述在催化反應室中設置熱交換器的目的：

 

．
（5）工業(yè)生產(chǎn)中常用氨--硫酸法進行尾氣脫硫，以達到消除污染、廢物利用的目的，用 兩個化學方程式表示其反應原理

 

、

 

．

Answer 1

考點：探究物質(zhì)的組成或測量物質(zhì)的含量

專題：實驗探究和數(shù)據(jù)處理題

分析：（1）甲瓶是利用氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，避免干擾乙裝置對二氧化硫的定量測定；乙瓶內(nèi)是二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉被氧氣氧化為硫酸鈉；
（2）過氧化氫可以把乙瓶中的亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉；
（3）依據(jù)硫元素守恒計算分析得到；
（4）依據(jù)反應原理和反應過程中催化氧化的目的是氧化二氧化硫為三氧化硫，反應是放熱反應，熱交換器可以利用放出的熱量預熱參加反應的二氧化硫和氧氣；
（5）二氧化硫和氨氣水反應生成亞硫酸銨或亞硫酸氫銨，亞硫酸銨或亞硫酸氫銨和硫酸反應生成硫酸銨，二氧化硫和水．

解答： 解：（1）甲瓶是利用氫氧化鈉溶液吸收空氣中的二氧化碳，提供氧氣氧化硫鐵礦，避免二氧化碳干擾乙裝置對二氧化硫的定量測定；乙瓶內(nèi)是二氧化硫和氫氧化鈉反應生成亞硫酸鈉，亞硫酸鈉被氧氣氧化為硫酸鈉，反應的離子方程式為SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O、2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-，
故答案為：SO₂+2OH^-=SO₃^2-+H₂O；2SO₃^2-+O₂=2SO₄^2-；
（2）由流程可知加入過氧化氫把亞硫酸鈉氧化為硫酸鈉，且不引入雜質(zhì)，故答案為：使SO₃^2-完全氧化為SO₄^2-；
（3）將m₁ g該黃鐵礦樣品放入如圖1所示裝置（夾持和加熱裝置省略）的石英管中，從a處不斷地緩緩通入空氣，高溫灼燒石英管中的黃鐵礦樣品至反應完全，生成的二氧化硫被過量氫氧化鈉吸收生成亞硫酸鈉，部分被氧化為硫酸鈉，加入過氧化氫把亞硫酸鈉全部氧化為硫酸鈉，加入過量綠化比溶液得到沉淀質(zhì)量為m₂g為硫酸鋇的質(zhì)量，物質(zhì)的量=

m2

233

mol；
則黃鐵礦中硫元素的質(zhì)量分數(shù)=

m2 233 ×32

m1

×100%=

32m2

233m1

×100%，
故答案為：

32m2

233m1

×100%；
（4）依據(jù)反應原理和反應過程中催化氧化的目的是氧化二氧化硫為三氧化硫，反應是放熱反應，熱交換器可以利用放出的熱量預熱參加反應的二氧化硫和氧氣，
故答案為：利用二氧化硫被氧化為三氧化硫時放出的熱量來預熱即將參加反應的二氧化硫和氧氣；
（5）二氧化硫和氨氣水反應生成亞硫酸銨或亞硫酸氫銨，亞硫酸銨或亞硫酸氫銨和硫酸反應生成硫酸銨，二氧化硫和水，反應的化學方程式為：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄HSO₃或SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₄，2NH₄HSO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+2SO₂↑+2H₂O或（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O，
故答案為：SO₂+NH₃+H₂O=NH₄HSO₃或SO₂+2NH₃+H₂O=（NH₄）₂SO₄；2NH₄HSO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+2SO₂↑+2H₂O或（NH₄）₂SO₃+H₂SO₄=（NH₄）₂SO₄+SO₂↑+H₂O．

點評：本題考查了物質(zhì)性質(zhì)的實驗驗證和流程分析判斷，物質(zhì)性質(zhì)和干信息的利用是解題關鍵，題目難度中等．